Abstract
The energy diagnosis and the energy refurbishment of a historic building are in most
of the cases difficult. Not only there are seldom drawings with any constructive indications,
but often there are also limited possibilities to investigate the properties of the building
envelope because invasive measurements are not allowed. Dynamic simulation models
may be used not only to investigate the possible retrofit interventions and to optimize
them, but also to improve the energy diagnosis by simulation model calibration and validation
from the measured performance.
In this work, we analyzed the “Waaghaus” (weigh house), a historic building located
in Bolzano/Bozen (Northern Italy), one of the eight case-studies within the FP7 project
3encult. It is a four storeys XIII century building with thick stone walls and a wooden roof
located in the center of the city. The former use during the middle age was to weigh the
products before they could go to the market. Today it is unused and without any heating
and cooling system, waiting for a complete architectural and energy refurbishment to become
a photography museum.
This work focuses on the diagnosis of the building’s thermal behavior and on the
sensitivity analysis of the simulation model’s parameters. We investigated the properties
of the thermal envelope, measured the infiltration rates and equipped the building with a
monitoring system measuring the air temperature and relative humidity of some rooms
and of some outdoor and indoor surfaces. Then, with all the collected information, we
built the energy simulation model of the building with the software EnergyPlus 7.2. After
some tuning of the model parameters by graphically comparing the monitored and simulated
data, we did a sensitivity analysis in order to explore the impact of the model parameters
on the errors between monitored and simulated data. The sensitivity analysis has
shown that at a building level the thickness of the exterior wall, the constant term coefficient
in the infiltration model and the solar transmittance of the windows are the most influencing
factors. Other important factors are the material properties of the external wall,
the infiltration rates, the window dirt correction factor and the temperature term coefficient
in the infiltration model.
La diagnosi e la riqualificazione energetica di un edificio storico presentano spesso
molte difficoltà dovute non solo alla mancanza di disegni costruttivi o progettuali che diano
indicazioni sui materiali e sui metodi costruttivi utilizzati, ma anche all´impossibilità di
usare tecniche di diagnosi invasive che possano alterare la costruzione originale. I modelli
di simulazione energetica possono essere validi strumenti sia per valutare gli effetti di diversi
interventi di riqualificazione e individuarne i migliori, sia per accompagnare e assistere
la fase di diagnosi attraverso la calibrazione e la validazione del modello partendo
delle grandezze misurate.
In questo lavoro è stato analizzato uno degli otto casi studio del progetto FP7
3encult.. Si tratta del “Waaghaus” (Casa della pesa), un edificio di quattro piani situato nel
centro storico di Bolzano (Nord Italia) risalente al XIII secolo e costituito da pareti in muratura
e tetto in legno. L´edificio era originariamente destinato alla pesa dei prodotti prima
del loro accesso al mercato della città. Al momento l´edificio è disabitato, sprovvisto di
impianto di riscaldamento e raffrescamento ed in attesa di essere convertito a museo della
fotografia dopo una sua completa ristrutturazione.
Questo lavoro si concentra sulla diagnosi delle caratteristiche termiche
dell´involucro e sull´ analisi di sensibilità dei parametri di input del modello di simulazione
dinamica dell´edificio. Dapprima sono state analizzate le proprietà termiche
dell´involucro, sono state misurate le infiltrazioni d´aria esterna ed è stato installato un
sistema di monitoraggio che misura la temperatura e l´umidità relativa dell´aria interna di
alcune stanze e di alcune superfici. In seguito, sulla base delle informazioni ottenute dalle
misurazioni, è stato realizzato il modello dell´edificio utilizzando il software Energyplus
7.2. Dopo un primo confronto grafico tra i dati di monitoraggio e i dati di simulazione è
stata fatta una analisi di sensibilità per quantificare l´influenza di diversi parametri
sull´errore tra temperature monitorate e misurate. L´analisi di sensibilità ha mostrato come
i parametri principali a livello di intero edificio siano lo spessore del muro esterno, il coefficiente
utilizzato nel modello delle infiltrazioni e la trasmittanza solare delle finestre. Altri
importanti parametri sono risultati le proprietà dei materiali del muro esterno, la quantità
di infiltrazione d´aria esterna, il fattore di correzione dovuto allo sporco sulle finestre ed
il coefficiente di temperatura nel modello usato per le infiltrazioni.